Perowskitbasierte

Perowskitbasierte Materialien beziehen sich auf Verbindungen, die die Perowskit- oder perowskitähnliche Kristallstruktur besitzen. In der gängigsten Klasse handelt es sich um hybride organisch-anorganische Halide mit der allgemeinen Formel ABX3, wobei A eine organische Kation wie Methylammonium (MA+) oder Formamidinium (FA+), B ein Metallion (in der Regel Pb2+) und X ein Halogenion (I− oder Br−) ist. Diese Materialien bilden dreidimensionale Perowskitgitter und haben sich insbesondere in der Photovoltaik, der Optoelektronik und in Leuchtdioden etabliert.

Eigenschaften und Bedeutung: Perowskite zeichnen sich durch eine starke Lichtabsorption im sichtbaren Spektrum, eine tunbare Bandlücke über verschiedene Halide, hohe Ladungsträgermobilität und vergleichsweise lange Diffusionslängen aus. Ihre Herstellung erfolgt oft durch einfache Lösungsmethoden, was potenziell kostengünstige Beschichtungsverfahren ermöglicht. Dadurch haben perowskitbasierte Bauelemente rasche Fortschritte in der Effizienz gezeigt.

Materialpalette und Verarbeitung: Typische Vertreter sind MAPbI3, FAPbI3 und CsPbI3, oft als Mischungen der A-, B- und X-Komponenten sowie Mischhalide (I/Br) zur Bandgap-Steuerung. Daneben gewinnen 2D- oder mehrschichtige Perowskite (Ruddlesden-Popper-Strukturen) aus Stabilitätsgründen an Bedeutung. Herstellungsverfahren umfassen Spin-Coating, Druck- oder Vakuumbepreisung, häufig unter feuchten oder kontrollierten Bedingungen.

Anwendungen und Leistung: Hauptanwendung sind Solarzellen, in denen labormäßige Effizienzwerte über 25 Prozent erreicht wurden. Weitere Einsatzgebiete sind Leuchtdioden, Laser, Photodetektoren und integrierte Tandemsolarzellen mit Silizium. Die Technologie befindet sich im Übergang von der Forschung in die Pilotfertigung.

Herausforderungen und Zukunft: Zentrale Hürden sind Langzeitstabilität gegenüber Feuchtigkeit, Wärme und Sauerstoff sowie Blei-Toxizität. Ansätze zur Verbesserung umfassen Stabilisierung durch Legierungen, 2D- oder gemischte Strukturen, Encapsulation und die Erforschung alternativer, bleifreier Systeme. Die Weiterentwicklung zielt auf verbesserte Haltbarkeit, Umweltverträglichkeit und großflächige, kommerzielle Anwendung ab.